2019年9月21日星期六

谷歌称已实现量子霸权

  据英国《金融时报》报道,谷歌声称已经达到"量子霸权",打造出第一台能够超越当今最强大的超级计算机能力的量子计算机,该计算机能够在3分20秒内执行一个计算,而同样的计算用当今最强大的超级计算机Summit进行,需要约10000年。这是一个真正里程碑式的进展。

  《金融时报》报道称,谷歌声称已经打造出第一台能够超越当今最强大的超级计算机能力的量子计算机,这是一个里程碑式的时刻,一直受到研究人员的热切期待。

  《金融时报》写道,他们发现一篇来自谷歌研究人员的论文本周早些时候刊登在美国航天局NASA的网站上,声称他们的处理器能够在3分20秒内执行一个计算,而假如用当今最强大的超级计算机Summit进行同样的计算,需要约10000年。

  研究人员表示,这意味着量子计算机实现了"量子霸权"(quantum supremacy,亦称量子优势),即以前不可能实现的计算。(根据维基百科的释义,量子霸权是量子计算设备解决经典计算机实际上无法解决的问题的潜在能力。)

  论文作者写道:"与所有已知的经典算法相比,这种戏剧性的加速提供了一种量子霸权在计算任务上的实验实现,并预示着一种备受期待的计算范式的出现。"

  "据我们所知,这个实验标志着第一个只能在量子处理器上进行的计算。"

  据研究人员称,该系统只能进行一次单一的、技术性很强的计算,使用量子计算机解决实际问题还需要数年时间。

  但谷歌的研究人员称其为"迈向全面量子计算的里程碑"。他们还预测,与摩尔定律的指数速度相比,量子计算机的能力将以"双指数速度"(double exponential rate)发展。摩尔定律推动了硅芯片的发展。

  从IBM到Rigetti Computing等初创企业都在开发所谓的量子计算机原型,尽管量子计算机的原型机确实已经开发出来了,但它们只能完成传统计算机所能完成的相同任务,只不过是速度更快。

  量子计算机,如果能大规模部署,将利用超越经典物理极限的特性,在计算能力上提供指数级增长。

  波士顿咨询集团2018年11月的一份报告称,量子计算机可能"改变密码学和化学(以及材料科学、农业和制药)等领域的游戏规则,更不用说人工智能和机器学习了……以及物流、制造业、金融和能源"。

  与经典计算机的基本二进制位元不同,量子比特或量子位元(qubits)可以同时表示0或1。通过把量子位元串在一起,它们能代表的状态数呈指数级增长,使得立即计算数百万种可能性成为可能。

  一些研究人员警告不要过分夸大量子霸权,他们认为,这并不意味着量子计算机将很快取代传统计算机,并在计算领域带来一场革命。

  谷歌量子团队由加州大学圣巴巴拉分校的实验物理学家John Martinis领导,首次预测谷歌将在2017年底达到量子霸权。但事实证明,谷歌在去年3月发布的72个量子比特的量子计算系统仍然太难控制。

  左边是谷歌最新的 72 量子比特量子处理器 Bristlecone。右边是该设备的图示:每个 "X" 代表一个量子比特,量子比特之间以线性阵列方式相连。来源:GoogleQuantumAI Lab

  最终,谷歌对系统进行了改造,设计了一个53量子比特的系统,代号为Sycamore。该系统的任务是证明随机数生成器是真正随机的。尽管这项工作几乎没有实际应用,但谷歌的研究人员表示,"这种计算能力的其他用途"包括机器学习、材料科学和化学"。

  量子软件初创公司Riverlane的创始人Steve Brierley表示:"这是一个重要的里程碑,首次有人证明量子计算机能够完全超越经典计算机。"Brierley在该领域工作了20年,是英国政府的量子技术顾问。他说:"这是一个了不起的成就。

  英文原文:https://ift.tt/2ADFxKa